Cтроительные науки № 1 (2021): Academia. Архитектура и строительство

О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания

PDF
Как цитировать

О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания

Авторы

  • Евгений Левин НИИСФ РААСН, Москва
  • Александр Окунев НИИСФ РААСН, Москва

DOI:

https://doi.org/10.22337/2077-9038-2021-1-144-152

Ключевые слова:

еплоперенос, массоперенос, неста¬ционарные процессы, тепловые потоки, льдообразование, тепловые потери, грунтовое основание здания, влажность грунта, численное моделирование

Аннотация

В статье рассмотрены особенности теплопереноса в грун­товых основаниях под зданиями, связанные с присутствием в грунте воды. Задачей исследования являлось показать влияние теплоты фазовых переходов, происходящих при замерзании и оттаивании воды, на тепловые потери из здания в грунтовое основание. Исследования выполнены с помощью постановки вычислительных экспериментов, основанных на расчётах нестационарных температурных полей в грунте. Рассматри­вались годовые циклы изменения температуры атмосферного воздуха, определяющие глобальную нестационарность пере­носа теплоты в грунте. Для решения задачи использована физико-математическая модель тепло- и массопереноса, учитывающая перенос грунтовой влаги, фазовые переходы в воде и изменения во времени величин теплотехнических характеристик грунта - коэффициента теплопроводности и удельной теплоёмкости. Для учёта льдообразования получены полуэмпирические зависимости относительной льдистости грунтов от их температуры и влажности. С помощью про­ведения вычислительных экспериментов проанализировано влияние льдообразования в грунте по сравнению с расчётами, в которых льдообразование не учитывается. Установлено, что льдообразование приводит к изменениям температуры в при­поверхностных слоях грунта с толщиной, большей толщины его промерзания. Эти изменения могут составлять до нескольких градусов Цельсия и могут существовать в течение полугода от начала промерзания грунта. Установлено, что льдообразова­ние не приводит к существенным дополнительным тепловым потерям из здания в грунтовое основание. Изменение тепло­вых потерь за отопительный период и за год несущественно. Но при этом имеют место сравнительно небольшие, в пределах нескольких процентов, изменения максимальных и минималь­ных среднесуточных значений тепловых потоков. Данные среднесуточные отклонения возникают при ограниченных дистанциях по грунту между внутренним и наружным воздухом в пределах трёх-четырёх метров.

1305 420

Загрузки

Опубликован

2021-03-24

Выпуск

Раздел

Cтроительные науки

Как цитировать

О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания. (2021). Academia. Архитектура и строительство, 1, 144-152. https://doi.org/10.22337/2077-9038-2021-1-144-152

Ключевые слова

еплоперенос, массоперенос, неста¬ционарные процессы, тепловые потоки, льдообразование, тепловые потери, грунтовое основание здания, влажность грунта, численное моделирование

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)